據中國科學技術大學介紹,由潘建偉、陳宇、戴漢寧等組成的研究團隊,成功研製出穩定性和不確定性優於每萬秒5個10-18個(相當於數十億年誤差不超過一秒)的鍶原子光格鐘。
目前,該系統不僅是目前國內綜合指標的最佳光學時鐘,也使中國成為第二個達到上述綜合指標的國家,第一位是美國。 但是,我國在某些方面已經超過了美國。
公開資料顯示,2014年1月,美國國家標準與技術研究院(NIST)與日本國際聯合拉法(JILA)聯合發射,推出時間上最精確的鍶原子光格鐘,50億年僅產生1秒誤差。
事實上,在誤差方面,中國已經超過了美國。
鍶原子光格鐘是一種基於鍶(sr)原子的原子鐘,也稱為光格鐘。 原子鐘是一種高精度測量時間的裝置。 傳統的原子鐘利用銫(CS)或氣體放電管中的銫原子進行測量,而鍶原子光學晶格鍾則利用鍶原子的超細結構來實現更高的精度。
鍶原子光學晶格鐘基於超冷玻色-愛因斯坦凝聚體,可在低溫下將鍶原子冷卻到幾微開爾文。 然後,通過雷射冷卻技術將原子捕獲在光晶格中,形成精確的三維光學勢阱。 這種光勢阱可以有效地隔離原子,減少原子與外界的相互作用,提高時鐘的穩定性和精度。
鍶原子光學晶格鐘利用鍶原子超細結構的共振頻率作為時間的參考。 超細結構是指原子核的自旋與原子內部電子運動之間的相互作用。 通過測量這些諧振頻率,鍶原子光晶格時鐘能夠提供非常精確的時間訊號。 據報道,鍶原子光晶格鐘的精度達到了每秒1億年的水平。
鍶原子光格鐘的高精度和穩定性使其在科研、導航系統、通訊和衛星定位等領域具有廣泛的應用前景。
1.時間測量標準:鍶原子光格鐘作為高精度的時間測量裝置,可以為其他時鐘和時間測量裝置提供準確的時間基準。 其精度通常以納秒(10 -9 秒)或皮秒(10 -12 秒)為單位,使其成為現代計量學的重要工具。
2.科學研究:鍶原子光格鐘在基礎科學研究中發揮著重要作用。 它用於實驗室研究,探索重力、相對論效應、宇宙學和基本物理常數等主題。 通過測量極其精確的時間訊號,科學家能夠驗證理論模型,檢查物理常數的穩定性,並提供更準確的實驗資料。
3.導航和定位:精確的時間同步對於導航和定位系統至關重要。 鍶原子光格鐘可以提供高精度的時間訊號,可應用於衛星導航和精密定位技術。 通過保證不同系統之間的時間同步,可以大大提高導航裝置的效能和精度,特別是對於需要高精度的應用,如空中導航、衛星定位和測繪。
4.通訊和網路:在全球通訊網路中,確保執行各個節點的時間同步非常重要。 鍶原子光晶格時鐘可以提供非常精確的時鐘訊號,用於同步各種通訊節點的執行。 這對於確保準確的資料傳輸、提高網路吞吐量和減少訊號干擾至關重要。
5.其他應用領域:鍶原子光格鐘的高精度和穩定性也具有廣泛的應用潛力。 例如,它可以用來實現更準確的時間戳,以提高金融交易的速度和準確性。 此外,鍶原子光學晶格鐘還可用於實驗室研究、天文觀測、精密測量等領域,促進技術進步和創新。
鍶原子光學晶格鐘不僅是時間測量領域最精確的器件之一,而且在科學研究、導航定位、通訊網路等領域也發揮著重要作用。 其高精度和穩定性為各種應用提供了可靠的時間參考,推動了相關技術的發展和廣泛的應用。